1、背景

隨著石化行業(yè)的發(fā)展，規(guī)模化、高技術等發(fā)展趨勢不斷加深，石化企業(yè)逐步完成自動化、信息化。尤其在物聯網時代，為石化行業(yè)提供了更大的數據集成平臺和決策支持平臺。

首先是石化企業(yè)的自動化，各類石化設備都采用智能控制系統(tǒng)，不斷減少惡劣環(huán)境、野外環(huán)境下的人工干預。但是，各類設備的控制系統(tǒng)種類繁多，所使用的數據通訊協議和控制協議差異性很大，這也使得石化企業(yè)增加了許多額外的投入和負擔。隨著物聯網技術的深入應用，這一問題中在得到根本性的解決，同時，也對自動化軟件提出了更高的要求。

隨著自動化程度的不斷加深，各類生產過程的數據意義逐漸凸現。無論是從生產角度還是從管理角度，將生產信息進行同一的存儲分析，都將為企業(yè)創(chuàng)造巨大的價值。首先，生產數據的分析，可以直接應用到日常的生產過程，用以監(jiān)測產品質量變化，改進生產工藝；其次，企業(yè)管理最需要的就是企業(yè)的各類數據，能夠詳細的了解給生產部門的狀況，才能夠做出合理的決策。

因此，生產的信息化如雨后春筍般涌現。ERP，MES等各類的系統(tǒng)一時充斥軟件市場。但是，真正能夠了解客戶需要，為客戶切實的生產狀況而設計的軟件平臺卻寥寥。隨著面向服務理念的提出，才真正為各類企業(yè)集團的信息化提供了精確信息化方向：需要什么樣的服務，一個開放的服務平臺，能夠隨客戶企業(yè)的發(fā)展歷史不斷容納歷史的輝煌，存儲歷史紀錄；能夠預見未來的發(fā)展，提供開放的接口。

2、亞控信息化系統(tǒng)解決方案

一個好的信息化系統(tǒng)，應該具有四個開放的平臺：

開放的數據采集、集成平臺：支持通過WiFi、GPRS、光線、VPN等各類通訊方式采集所有傳感器、變送器、智能控制系統(tǒng)、PLC、DCS、SCADA、智能儀表、智能板卡等擁有開放數據接口的數據源的數據，能夠將企業(yè)的所有數據及時、準確地采集上來。

穩(wěn)定可靠的數據存儲平臺：能夠容納大規(guī)模的企業(yè)生產數據，及時、高效的將數據存儲，并且能夠滿足高速、大批量、多客戶端的數據訪問需求，能夠保證數據的安全、可靠和可恢復。

靈活、開放、實時的數據分析處理平臺：能夠基于歷史數據、各類事件完成企業(yè)數據的實時分析處理。能夠完成生產數據到企業(yè)信息的裝換，使得企業(yè)的生產、管理能夠得到足夠的信息支撐。同時，能夠滿足企業(yè)發(fā)展的需要，提供開放的平臺，容納企業(yè)不斷變換的數據分析需求，而不是有新的分析就要新的系統(tǒng)開發(fā)。

高效、精美的數據展示平臺：能夠為客戶提供精美、絢麗的畫面，高效直觀的圖表、曲線，能夠通過Web展示客戶數據。同時展示的數據應該是基于設備為單位組織的，能夠提供設備圖形模型和設備數據模型，降低展示系統(tǒng)得開發(fā)量，降低展示系統(tǒng)維護難度。

按照以上標準，亞控公司提供了I/O Server與I/O Master組成的數據采集平臺；KingHistorian、關系數據庫與文件存儲組成數據存儲平臺；KingCalculation、KingA&E、KingSchedule、KingModel組成數據分析應用平臺；KingGraphic、KingReport、KingPortal組成的數據展示平臺。

亞控公司提供的信息化系統(tǒng)體系結構如下圖所示：

系統(tǒng)結構圖

系統(tǒng)模塊與數據流向

整個系統(tǒng)由三部分組成，現場層、數據服務中心、數據分析層和數據展示層。

2.1 現場層

現場層采用I/O Server作為數據采集器，能夠采集所有提供數據采集接口的數據源的數據，同時，I/O Serve完成設備采集鏈路的監(jiān)控。I/O Serve通過Internet將數據轉發(fā)到服務中心的I/O Mater，由I/O Master將所有的采集數據匯總，轉發(fā)給數據存儲系統(tǒng)。

在現場層，可以將I/O Server部署在一臺上位機上，I/O Master部署在數據中心。

2.2 數據服務中心

數據服務中心采用北京亞控的KingHistrian實時/歷史工業(yè)庫作為數據存取平臺，采用商用的關系數據庫（SQL Server、Oracle、MS Access等）存儲報警等事件數據；同時，為了采集部署在全國各地的設備數據，需要部署I/O Master作為匯總采集服務器，匯總所有的設備數據，傳入KingHistorian、關系數據庫、文件存儲系統(tǒng)，完成原始數據存儲。

在數據服務中心，可以將KingHistorian、關系數據庫分別部署在不同的數據服務器上；將I/O Master與文件存儲服務部署在同一臺計算機上。

2.3 數據分析層

數據分析層采用北京亞控的百科全書系統(tǒng)的數據分析平臺，分別為：數據計算分析工具KingCalculation；事件監(jiān)測工具KingA&E；數據對象化組織工具KingModel。所有這些工具為用戶將原始的采集數據轉化為信息、效益提供強有力的保障。

所有這些工具可以部署在同一臺計算機上，也支持配置與執(zhí)行的分布式部署，可以分布式部署多個執(zhí)行服務。

2.4 數據展示層

在決策層中，決策者可以通過本地畫面系統(tǒng)KingGraphic和報表工具KingReport得到及時、可靠的信息，同時通過KingPortal將這些信息發(fā)布到Web上，使得其它用戶可以通過IE瀏覽到各種信息。本地和Web展示的形式有設備狀態(tài)畫面，實時曲線，歷史曲線，報表，報警等，通過這些信息決策者可以對設備的工況信息分析和診斷。

在這一層上，KingGraphic和KingReport可以部署在同一臺機器，KingPortal可以部署在Web服務器上，Web終端用戶無需部署其他軟件，只需要IE瀏覽器即可。

3、主要的系統(tǒng)配置

3.1 I/O Server

對于任何一個工業(yè)自動化系統(tǒng)來說，數據采集都是必不可少的，數據采集已經由早期的系統(tǒng)從屬的功能躍變?yōu)橄到y(tǒng)主要 的功能；以往數據采集主要有通過計算機串行通訊口采集（包括使用MODEM、電話線進行數據傳輸），通過計算機板卡采集，通過以太網采集，通過各種總線采 集以及采集本機其他應用程序提供的數據，隨著自動化程度的進一步普及和提高，采用光纖，VPN，ADSL等各種通訊手段不斷出現，其中比較特殊的是利用 GPRS網絡和CDMA網絡進行數據無線傳輸，用戶對各種數據傳輸的可靠性和實時性的要求越來越高。

由于自動化設備廠商不斷涌現，可供用戶選擇的各種工控設備層出不窮，客戶越來越要求支持盡可能多的工控設備的數據采集。亞控科技為滿足用戶的需求，適時開發(fā)了I/O Server軟件。

I/O Server的主要特性：

獨立運行的應用程序；

支持OPC接口

支持Modbus、TCP/IP、BACNet等各類協議和自定義協議接口；

支持超過3600種工控設備；

具有獨立的歷史數據緩存庫，支持斷點續(xù)傳；

支持串口，以太網，板卡，光纖，GPRS，CDMA，MODEM，WiFi、域名解析等各種數據傳輸方式；

支持和第三方應用程序交換數據；

提供強大的動態(tài)鏈接庫開發(fā)包和SDK開發(fā)包；

采集速度：1000點，200ms以內；

最大點數：60000點；

時間戳分辨率：毫秒；

整型變量：64位；

模擬變量：雙精度（64位）。

3.2 I/O Master

越來越多的下層數據源，將占用大量數據庫IO操作，而硬件IO瓶頸是制約數據存取的主要問題。I/O Master所有的數據匯總、集成，采用批量的方式完成數據存儲，不但能夠解放硬件，還提高系統(tǒng)的整體效率。

同時，如果客戶的下層采集系統(tǒng)可以直接提供數據采集功能，I/O Master可以完成用戶采集系統(tǒng)與工業(yè)庫等數據存儲系統(tǒng)之間的數據格式轉換，使用戶不必改變原有的數據采集系統(tǒng)，只需要定制統(tǒng)一的數據解析轉換接口。

3.3 KingHistorian工業(yè)實時數據庫

工業(yè)實時數據庫KingHistorian是亞控科技最新推出的產品。工業(yè)數據庫KingHistorian定位于企業(yè)一體化方案中的數據中心和應用平臺，能夠為企業(yè)的各級人員及時的提供所需要的信息。它不僅是企業(yè)管理信息系統(tǒng)（MIS，Management Information System）與分布控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System）之間的橋梁，而且是整個生產執(zhí)行系統(tǒng)（MES，Manufacturing Execution System）的基石。

通過使用工業(yè)實時數據庫KingHistorian，可以實現：

（1）高速在線存儲100萬測點長達10年的企業(yè)生產過程數據；

（2）組態(tài)畫面與數據采集功能分離；

（3）為生產過程優(yōu)化提供數據；

（4）為企業(yè)擴展提供參考模型；

（5）為事故追訴提供事實依據；

（6）為企業(yè)MIS、ERP、MES集成提供平臺。支持ODBC、OLE DB、Web service等各類接口；

3.4 數據應用系統(tǒng)

數據應用系統(tǒng)是一個專門為工業(yè)庫數據開發(fā)的數據分析、數據展示平臺。平臺分為數據分析層和數據展示層。不同的層次間通過同一數據接口通訊。

（1）數據分析層：

KingCalculation是基于工業(yè)歷史數據的、實時在線的數據計算分析工具，它能夠獨立的分布在不同的計算機上完成工業(yè)庫數據、關系庫數據等的計算分析。支持腳本編輯計算分析方法；支持嵌入用戶自定義DLL函數包；支持分布式部署計算執(zhí)行、配置；

KingA&E是基于工業(yè)歷史數據的、實時在線的事件監(jiān)測工具，它能夠獨立的分布在不同的計算機上完成工業(yè)庫數據、關系庫數據等的檢查分析，確定事件的發(fā)生。支持用戶自定義報警、預警腳本；用戶可以定義類似“以當前增長率計算，5分鐘后將達到報警狀態(tài)”這一類的預警分析。

KingSchedule是一個預案部署與執(zhí)行平臺。用戶可以預定義預案執(zhí)行步驟和執(zhí)行資源；當滿足觸發(fā)條件后，監(jiān)視整個預案執(zhí)行過程，將執(zhí)行結果生成報告。

KingModel的主要功能：完成工業(yè)庫數據的結構化、對象化組織，使得用戶可以以空調設備對象為單位組織數據、獲取數據，進行數據的展示

（2）數據展示層

KingGraphic是一個獨立組態(tài)畫面系統(tǒng)，它能夠為用戶提供精美絢麗的二維、仿三維畫面，為用戶提供數據模型、圖形模型，使得用戶為一種空調只需要開發(fā)一幅畫面，就可以展示所有這一類空調的數據，空調名稱的切換，完成所有展示數據點數據的切換。

歷史回放技術為客戶提供追溯的新途徑。采用動畫放映的方式，使得工程師可以直觀的查看歷史數據。

KingReport是基于Excel的報表系統(tǒng)，通過運用excel強大的圖表功能，使用戶可以制作各類數據圖表。同時為用戶提供定時報表生成和不同的報表發(fā)送方式，如：郵件、即時消息、特定路徑存儲等。

KingPortal是為Web數據展示提供的Web服務工具，它能夠獨立的完成百科全書的Web數據展示，也可以將百科全書的數據展示工程封裝為Web格式，即

KingWebGraphic等，供其它的Web系統(tǒng)調用，如ERP系統(tǒng)等。

4、系統(tǒng)性能

4.1 主要功能

提供了一種全國范圍內乃至全球范圍的企業(yè)集團分布數據的集中監(jiān)控、分析及展示解決方案；

自動監(jiān)測異常發(fā)展趨勢，實現在線預警；

支持斷點續(xù)傳和數據緩存，保持數據的完整性。

基于工業(yè)庫的歷史數據，客戶可以建立數學模型，進行設備性能分析與系統(tǒng)報表，提供了新的增值空間和強大的市場競爭力；

支持對設備運行狀態(tài)、企業(yè)生產數據長達10年的歷史數據的分析決策，輕松實現歷史數據的分析，為提高生產效率提供充分的信息保障；

完全分布式、平臺開放式系統(tǒng)結構，滿足客戶不斷發(fā)展信息需求；

基于Internet網絡的部署，使得方案更易于實施；

4.2 技術性能

存儲速度每秒超過300，000點；

任意變量任意一天的歷史數據（數據量為10，000條記錄）不超過5秒；

單點工業(yè)庫服務器穩(wěn)定支持1，000，000點；

支持多達256個并發(fā)客戶同時存儲和檢索數據；

高效的數據壓縮算法保證最小的存儲空間；

功能強大的計算引擎，可進行各種計算、分析，事件檢測；

提供功能強大的趨勢比較、趨勢分析、報表系統(tǒng)、畫面系統(tǒng)。

5、總結

亞控科技的企業(yè)信息化解決方案，基于先進的開放平臺式系統(tǒng)方案，完全基于Internet技術，提供了功能強大的可視化管理和數據分析功能。無論是生產車間，還是集團管理層，都可以通過可視化管理工具進行現場監(jiān)控與分析決策，實現對多個遠程生產系統(tǒng)的集中監(jiān)測、分析和決策。本解決方案是優(yōu)化運行生產過程與高效管理企業(yè)的可靠的開放的信息化平臺。